粉煤灰

粉煤灰的综合利用

（一）粉煤灰来源

全国煤炭产量的大约30％用于发电，产生的粉煤灰和炉底渣的量非常大，1988年已达0．64×108t，被利用量约0．36×108t。

粉煤灰的主要来源是以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉，其中90％以上为湿排灰，活性较干灰低，且费水、费电、污染环境，也不利于综合利用。为了更好地保护环境并有利于粉煤灰的综合利用，考虑到除尘和干灰输送技术的成熟，干灰收集应成为今后粉煤灰收集的发展趋势。 ·

我国多数大中型电厂粉煤灰的化学成分与粘土很相似，但其二氧化硅含量偏低，三氧化二铝含量偏高。含碳量少于8％的占68％，随着锅炉燃烧技术的提高，含碳量趋向于进一步降低。粉煤灰的细度随煤粉细度、燃烧条件和除尘方式不同而异，多数电厂粉煤灰细度为4900孔筛筛余10％～20％。各电厂粉煤灰容重差异较大，一般为700～1000kg／m3。

（二）粉煤灰综合利用技术

目前，我国粉煤灰的大宗利用途径是生产建筑材料、筑路和回填。

粉煤灰建筑材料的性能与传统的建筑材料相比有许多优点。如粉煤灰加气混凝土，其干容重只有500kg／m3，不到粘土砖的1／3；导热率为0．11～0．13W／(m·K)，约为粘土砖的1／5，具有轻质、绝热、耐火等优良性能。硅酸盐砌块强度达到100～150号，导热系数比普通混凝土小一倍，且砌筑效率高。粉煤灰烧结砖比普通粘土砖轻15％～20％，，导热系数只有粘土砖的70％。粉煤灰陶粒性能优于天然轻骨料，用其配制的混凝土不仅容重轻，而且具有保温、隔热、抗冲击等优良性能，在高层建筑、大跨度构件和耐热混凝土中得到应用。粉煤灰硅酸盐水泥干缩性小，水化热低，抗裂性、和易性与可泵性好，特别适用于大坝工程及泵送混凝土施工。

粉煤灰含有一定的残留碳，用其烧制建筑材料可节约大量能量。当粉煤灰热值为500×4。19kJ／kg，掺用量为40％时，可节约烧砖用煤50％。生产粉煤灰砌块的能耗仅为同体积粘土砖的60％左右。

利用粉煤灰生产建筑材料、筑路和回填可以节约大量粘土。对粉煤灰烧结砖，粉煤灰掺加量一般为30％一50％，最高到70％，相应节约用土30％～?0％。

粉煤灰用于筑路和回填是投资少、见效快的一种直接大用量利用粉煤灰的途径。此种道路寿命长，维护少，可节约维护费用30％～80％。

目前我国粉煤灰综合利用技术主要有以下九种。

1、生产粉煤灰烧结砖

粉煤灰烧结砖是以粉煤灰和粘土为原料，经搅拌、成型、干燥、焙烧制成的砖。粉煤灰掺量30％～70％，其生产工艺及主要设备与普通粘土砖基本相同，主要是多了粉煤灰的贮运、计量、脱水和搅拌设备。利用粉煤灰生产烧结砖技术成熟，所用的粉煤灰烧失量不限，只要粘土有足够的塑性，在生产粘土砖的基础上，添加些必要的设备，仍采用挤出成型，无论是在轮窑还是在隧道窑里都能烧制粉煤灰砖。过去砖厂采用国产设备和传统生产方法，粉煤灰掺量只有40％左右。近几年采用了国外的技术和设备，粉煤灰掺量提高到60％～70％。

实践表明：用于烧制粉煤灰烧结砖的粉煤灰中Si02的含量不宜高于70％，超过此含量，混合料的塑性大大降低，制品的抗折和抗压强度较低；A1203的含量以15％～25％为宜，低于10％时，制品强度低，高于25％时，虽制品强度高，但烧成温度提高；Fe203含量以5％～10％为宜，含量过高，将缩小混合料的烧成温度范围，给焙烧工序操作造成困难；MgO和硫化物含量越小越好，MgO含量一般不应超过3％，硫化物的含量最好小于1％。

2、生产粉煤灰蒸养砖

粉煤灰蒸养砖是以粉煤灰为主要原料，掺人适量骨料生石灰、石膏，经坯料制备、压制成型、常压或高压蒸汽养护而制成的砖。粉煤灰在湿热条件下，能与石灰、石膏等胶凝材料反应，生成具有一定强度的水化产物。粉煤灰掺量约为65％，生产工艺分高压养护和常压养护两类。高压养护的砖强度较高。对粉煤灰要求含碳量低，活性高。生产工艺包括原料处理、计量、搅拌、消化、轮碾、成型和养护等工序。消化可提高料温，缩短砖坯静停时间；轮碾可起到搅拌、活化和压实的作用。砖坯通常采用半干压法成型，常用设备有八孔、十六孔转盘式压砖机及杠杆式压砖机等。采用蒸汽养护时，蒸汽压力一般为0．8MPa。

3、生产粉煤灰硅酸盐砌块

粉煤灰硅酸盐砌块以粉煤灰、石灰、石膏为胶结料，以炉渣为骨料，经加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成。粉煤灰掺量为30％左右，炉渣占55％。生产粉煤灰硅酸盐砌块对粉煤灰的质量要求是烧失量不大于15％。胶凝材料中要含有足够高的氧化钙，水灰比不宜大于0．55。生产工艺包括原材料加工处理、混合料的计量和制备、振动成型和蒸汽养护。砌块的容重一般为1800kg／m3左右，抗压强度可达100—150号，其缺点是收缩值偏大，碳化系数偏低，抗冻性稍差。

4、生产加气混凝土

粉煤灰加气混凝土是以粉煤灰为基本原料，配以适量的生石灰、水泥、石膏及铝粉等添加剂制成的一种轻质混凝土建筑材料，粉煤灰掺量一般可达70％。这一产品的生产技术成熟，产品质量已过关。国家颁布的有关加气混凝土的试验方法(JG 256—275—80)、产品标准(JG 315—82)、应用技术规范(JCl7—84)等，都包括了粉煤灰加气混凝土。生产工艺和设备大体上与其他品种加气混凝土相同。将经过加工的、符合要求的原料按一定比例混合，并加入发泡剂等，经搅拌浇注入模、发泡膨胀、静停、切割，进高压釜养护。养护的蒸汽压力一般为1—1．6MPa。若生产加气混凝土板材，还需配备钢筋车间，浇注前先将加工好的钢筋网片固定在模具中。粉煤灰加气混凝土的性能和其他品种加气混凝土基本相同，使用范围也相同。

5、生产粉煤灰陶粒

以粉煤灰为原料，加入一定量的胶结料和水，经成球、烧结而成的轻骨料即为烧结粉煤灰陶粒。它是一种性能较好的人造轻骨料。其用灰量大，还可以充分利用粉煤灰中的热值，粉煤灰掺量约80％。生产工艺一般由原料的磨细处理、混合料加水成球、焙烧等工序制成。烧结通常采用带式烧结机、回转窑或立波尔窑。带式烧结机对原料的适用范围大，生产操作方便，产量高，质量较好，工艺技术成熟。用烧结机生产的粉煤灰陶粒的容重一般为650kg／m3，可以配制300号混凝土。

6、代替粘土做生产水泥的原料

粉煤灰的成分与粘土相似，可以替代粘土配料生产水泥，还可利用其残余碳，在煅烧水泥熟料时可节约燃料。生产工艺和技术装备与生产普通硅酸盐水泥一样，无特殊工艺技术要求。但要注意配料方案的调整，严格控制各种原料的掺入量，以保证出磨生料化学成分符合要求。熟料煅烧采用机立窑或回转窑均可。

7、粉煤灰做生产水泥的混合材料

在磨制水泥时，除掺加3％～5％的石膏外，还允许按水泥的品种和标号添加一定量的材料与熟料共同粉磨，习惯上称此材料为混合材料。

用粉煤灰做混合材料时，其质量需达到GBl596—881、Ⅱ级灰的要求。根据粉煤灰的掺量，可生产普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥(粉煤灰掺量≤15％)和粉煤灰水泥(粉煤灰掺量20％～40％)。由于粉煤灰掺量增加，粉煤灰水泥与普通硅酸盐水泥性能有所不同，主要是早期强度有所降低。在生产中对粉煤灰的均匀性要求严格。用60％～70％粉煤灰、25％～30％水泥熟料及少量石膏进行研磨，可生产低标号水泥，称为砌筑水泥。这种水泥用灰量大，生产成本低，市场容量大，是很有开发前途的利废产品。

粉煤灰做水泥混合材料最好用干灰，可以降低能耗和二次污染。干排灰可由密封罐车、密封罐船或通过管道用气体输送进厂，经贮库、加料仓进入水泥磨与熟料和石膏混磨。

8、粉煤灰在砂浆中可以代替部分水泥、石灰或砂

用于砂浆中的粉煤灰质量要求不高，砂浆在建筑工程中用量很大，可利用大量粉煤灰。目前尚无国家或行业技术标准和施工规范，在使用前需经过配比试验。

用粉煤灰作混凝土掺和料，要求粉煤灰有较高的质量，如细度要大、活性要高、含碳量要低。因此常用磨细粉煤灰，每立方米混凝土可用灰50～100kg，节约水泥50～100kg。掺粉煤灰的水泥凝结较缓慢，和易性好，能减少离析人泌水，可泵性能好，有利于较长距离运输和泵送施工。

掺粉煤灰混凝土的制作工艺流程与普通混凝土基本相同，只是增加了粉煤灰这种原料需要增加相应的储存、计量和输送设备。

9、粉煤灰用于筑路和回填

用粉煤灰、石灰和碎石按一定比例混合搅拌可制作路面基层材料。掺加量最高可达70％，对粉煤灰质量要求不高，可根据《粉煤灰、石灰道路基层施工暂行技术规定》进行生产和施工。

粉煤灰代替粘土筑路堤有全灰和间隔灰两种，施工设备和步骤与粘土路堤相同。

粉煤灰均可满足对填方材料的质量要求，且粉煤灰对水质不会造成污染。工程回填、围海造田和矿井回填等可大量使用粉煤灰。

粉煤灰的特点及利用途径

一、粉煤灰的特点

粉煤灰的颗粒组成。按照粉煤灰颗粒形貌，可将粉煤灰颗粒分为：玻璃微珠；海绵状玻璃体（包括颗粒较小、较密实、孔隙小的玻璃体和颗粒较大、疏松多孔的玻璃体）；炭粒。我国电厂排放的粉煤灰中微珠含量不高，大部分是海绵状玻璃体，颗粒分布极不均匀。通过研磨处理，破坏原有粉煤灰的形貌结构，使其成为粒度比较均匀的破碎多面体，提高其比表面积，从而提高其表面活性，改善其性能的差异性。

二、粉煤灰的用途

粉煤灰可用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料，并成为水泥、混凝土的组分，粉煤灰作为原料代替黏土生产水泥熟料的原料、制造烧结砖、蒸压加气混凝土、泡沫混凝土、空心砌砖、烧结或非烧结陶粒，铺筑道路；构筑坝体，建设港口，农田坑洼低地、煤矿塌陷区及矿井的回填；也可以从中分选漂珠、微珠、铁精粉、碳、铝等有用物质，其中漂珠、微珠可分别用作保温材料、耐火材料、塑料、橡胶填料。